高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理的應(yīng)用和前景研究

文_章君 姚杭永 陸佳俊

1 浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司 2 浙江天弈環(huán)境有限公司

1 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用原理

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)儀器有臭氧發(fā)生器、COD 快速消解儀、COD 快速測定儀、紫外分光光度計(jì)、冰箱、高壓蒸汽滅菌鍋、電子天平等。其中，臭氧發(fā)生器的額定臭氧產(chǎn)量為100g/h，額定臭氧濃度為100。本次實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)材料有臭氧催化劑、某紡織廠所產(chǎn)生的印染廢水以及分析純?cè)噭渲谐粞醮呋瘎榱? ～5mm 的氧化鋁，每顆的抗壓強(qiáng)度均大于100N，印染廢水的水質(zhì)指標(biāo)包括色度、NH3—N、TN（總氮）、COD（化學(xué)需氧量），指標(biāo)含量見表1，分析純?cè)噭┌{氏試劑、鹽酸、酒石酸鉀鈉、LH-D-100 試劑、LH-Eg-100 試劑、Na2S2O3溶液等。

表1 實(shí)驗(yàn)所用的某紡織廠所產(chǎn)生的印染廢水指標(biāo)含量

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法是通過臭氧反應(yīng)器將制造的臭氧與印染廢水混合，使廢水達(dá)到被凈化處理的目的，之后對(duì)凈化后的廢水進(jìn)行成分分析，測定其排放指標(biāo)的變化情況。反應(yīng)器整體材質(zhì)為不銹鋼，尺寸為1900×350×1700mm，單次處理的水量為0.57 ～2.32。使用該反應(yīng)器時(shí)首先打開進(jìn)水泵，使準(zhǔn)備好的印染廢水流入反應(yīng)器中；在反應(yīng)器裝滿水之后，將回流泵開啟；待反應(yīng)器開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，啟動(dòng)臭氧發(fā)生器，利用臭氧發(fā)生器中產(chǎn)生的臭氧對(duì)印染廢水進(jìn)行凈化；臭氧產(chǎn)生之后會(huì)通過水射器與印染廢水混合；當(dāng)兩者混合完畢后，臭氧與印染廢水的混合物會(huì)回流進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)；之后通過裝料口置入臭氧催化劑，催化臭氧與印染廢水的反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后停止曝氣，之后取出適量處理后的廢水進(jìn)行成分分析。

1.3 分析方法

色度的分析方法參考稀釋倍數(shù)法，具體操作方法為取適量處理后的廢水，之后使用蒸餾水進(jìn)行稀釋，直至將其稀釋到剛好看不到顏色（最好以白色瓷板為背景），其后根據(jù)稀釋的倍數(shù)來表示水樣的色度。NH3—N 的分析方法參考納氏試劑分光光度法，具體操作方法為將酒石酸鉀鈉溶于水中，之后將其加熱至沸騰，目的是去除溶液中的氨，將其放置冷卻至室溫備用，取處理后的適量廢水加入比色管中，將其稀釋至標(biāo)線，加入酒石酸鉀鈉溶液和納氏試劑，混合均勻后進(jìn)行測量。TN 的分析方法參考?jí)A性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，具體操作方法為首先制備堿性過硫酸鉀溶液、鹽酸溶液和無氨水，之后用無分度吸管取適量處理后的廢水試樣，并置于比色管中，加入堿性過硫酸鉀溶液，扎緊瓶塞后加熱，之后冷卻、開閥放氣，當(dāng)比色管冷卻至室溫后，加入鹽酸溶液，然后用無氨水稀釋，混勻后取適量溶液置于適應(yīng)色皿中，使用紫外分光光度計(jì)測定。COD 測定方法參考快速消解分光光度法，具體操作方法為將適量處理后的廢水加入比色管中，加適量溶液混勻，待反應(yīng)結(jié)束后測定COD。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)對(duì)處理后的廢水的水質(zhì)指標(biāo)測定可得，當(dāng)本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件為臭氧濃度為50mg/L，進(jìn)氣流量為0.8m3，回流量為2.5m3，且反應(yīng)時(shí)間為105min 時(shí)，各指標(biāo)含量的去除情況見表2。通過取樣和記錄不同時(shí)間段的處理后的廢水水樣，能夠得出以下內(nèi)容：當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min 時(shí)，色度降低為11 度，COD 降低至37.46，TN 降低至5.74，降至0.57。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為15min 時(shí)，色度降低為11 度，直至反應(yīng)時(shí)間為60min 左右無明顯變化。

表2 處理后的廢水水質(zhì)指標(biāo)含量

1.5 分析與討論

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以得出，色度的去除率隨時(shí)間的推移而增加，但速度很快，在短時(shí)間內(nèi)基本可以完成色度的降低。經(jīng)過分析，推測原因是雖然臭氧能破壞和分解有機(jī)發(fā)色基團(tuán)，但是臭氧的氧化對(duì)廢水的脫色效果仍然不夠明顯，NH3—N 的去除率隨著時(shí)間推移而增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min 時(shí)，逐漸開始出現(xiàn)上升趨勢，經(jīng)過分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在臭氧與廢水的反應(yīng)過程中，廢水中的有機(jī)氮氧化物為硝態(tài)氮，從而使得氨氮的濃度升高，基于指標(biāo)含量的升高不符合出水標(biāo)準(zhǔn)。因此，將最佳反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為60min。TN 的去除率隨著時(shí)間推移而增加，但整體的變化不大，經(jīng)過分析，原因推測為臭氧的氧化反應(yīng)對(duì)TN 的去除效果不夠明顯。COD 的去除率隨時(shí)間的推移而增加，經(jīng)過分析，原因是臭氧具有強(qiáng)氧化性，其與廢水作用時(shí)能夠氧化其中的有機(jī)物，使其有機(jī)物轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，從而降低水中COD 含量。

1.6 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的原理

由實(shí)驗(yàn)可知，高級(jí)氧化技術(shù)能通過礦化或氧化提高污染物的可生化性，以此使某些污染物能基本或完全分解，從而達(dá)到污染物處理的目的。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，以臭氧氧化法為例，從印染廢水水質(zhì)排放的幾個(gè)重要指標(biāo)來分析，臭氧發(fā)生器制造的臭氧能與廢水中的有機(jī)發(fā)色基團(tuán)反應(yīng)，破壞其結(jié)構(gòu)，從而降低廢水的色度；臭氧能與廢水中的氨氮化合物反應(yīng)生成水等物質(zhì)，從而降低NH3—N 的含量；臭氧能與水中的氮類化合物反應(yīng)生成氧氣等物質(zhì)，從而降低TN 的含量；臭氧能夠與印染污水中的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，將其氧化成CO2和H2O，或者其他易于降解的小分子有機(jī)物，可以降低廢水中的COD 含量；基于此，可以得出臭氧對(duì)印染廢水中的相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值有一定的降低，可以達(dá)到對(duì)印染廢水的處理。

案例6：講“對(duì)數(shù)”時(shí)，可用“某人聽到一則謠言后一小時(shí)內(nèi)傳給兩人，這兩人又在一小時(shí)內(nèi)每人又分別傳給兩人，如此下去，一晝夜能傳遍一千萬人口的大城市嗎？（假定受傳遙的人不重復(fù)）”。

2 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的前景

根據(jù)文中實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果分析，利用高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行印染廢水的處理是一種有效的廢水處理辦法，以文中所用到的臭氧氧化法為例，這種方法能夠?qū)㈦y以或者無法通過常規(guī)手段降解的有機(jī)污染物直接氧化成小分子有機(jī)物，并能進(jìn)一步將小分子有機(jī)物氧化去除，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物污染物的去除；同時(shí)，臭氧氧化法對(duì)色度等國家要求的工業(yè)廢水排放指標(biāo)也能進(jìn)行一定程度的降低和去除，有利于對(duì)廢水的處理和后續(xù)的排放。

雖然臭氧氧化法對(duì)印染廢水的處理仍存在一些不足，但可以通過臭氧氧化法與其他高級(jí)氧化技術(shù)的組合來提高處理的質(zhì)量，比如加入適量的H2O2或其他材料，促進(jìn)印染廢水處理質(zhì)量的提高。而結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用而言，根據(jù)不同高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用要求，對(duì)不同程度的印染廢水也可以采用不同的高級(jí)氧化技術(shù)，如低濃度印染廢水可以使用電化學(xué)氧化法進(jìn)行處理，當(dāng)反應(yīng)環(huán)境為酸性的情況下可以采用Fenton 氧化法來處理印染廢水。而對(duì)于高鐵酸鹽氧化法，由于其使用中要考慮高鐵酸鹽的高效無毒使用，且此方面的研究相對(duì)較少，目前這種方法的使用仍有待探索。但總體而言，高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)我國印染廢水的處理有著重要的意義，有助于推動(dòng)我國的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和相關(guān)分析可知，臭氧氧化法能夠?qū)⒂∪緩U水排放所要求的相關(guān)指標(biāo)含量降低，使其達(dá)到排放的要求，同時(shí)這種方法具有反應(yīng)迅速、流程簡單、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，在與其他生物氧化技術(shù)相結(jié)合的情況下，還能進(jìn)一步提升生物氧化速率和效果，是一種比較合適的印染廢水處理方法。